當(dāng)印刷電路板（PCB）取代了過去緩慢且笨重的手工接線板和系統(tǒng)時，它成為一種新穎的技術(shù)，使電子工程師能夠相對快速，輕松且廉價地組裝復(fù)雜的電子系統(tǒng)。結(jié)果，電子工業(yè)付出了巨大的努力來使這些板的制造盡可能容易。已投入大量資金并用于設(shè)計軟件，以幫助設(shè)計，制造，組裝，檢查和測試印刷電路板。

    這些技術(shù)使電子業(yè)務(wù)的設(shè)計工程師能夠投資于改進(jìn)的工藝，這些工藝可以減小零件的尺寸，可以生產(chǎn)表面貼裝（SM）和球柵陣列（BGA）封裝，可以減小PCB的線寬和尺寸。其他功能，使用X射線成像儀更好地檢查卡等。

    在設(shè)計軟件中緩慢引入人工智能（AI）意味著一些關(guān)鍵工作，例如PCB組件的放置精度仍由布局工程師手動控制。作為一名設(shè)計工程師，您將需要確保您對組件放置精度的了解，以確保設(shè)計的穩(wěn)定性。

    整個設(shè)計生涯中元件放置的演變

    回到學(xué)校后，我使用繞線方法設(shè)計了低密度，一次性電路板。然后是制造印刷電路板的機(jī)會。我從簡單的PCB（通孔零件，合理稀疏的設(shè)計）到簡單的SMT（甚至大型）零件開始。這意味著，在PCB設(shè)計過程之后的手工焊接過程在早期也相當(dāng)簡單。

    但是，在您的職業(yè)生涯中越走越遠(yuǎn)，您就被指派使用脆弱的設(shè)計環(huán)境中的細(xì)小SMT，BGA和QFN零件來制造更多的高密度PCB，這些零件的細(xì)線和布局中的組件之間的間隔很小。這使“組裝” PCB成為設(shè)計工程師必須應(yīng)對的新變量。對于某些人來說，這可能是一個令人不快的驚喜，但是我相信要預(yù)先警告。

    將零件放置在PCB上

    可以通過許多不同的方式之一來組裝PCB。設(shè)計工程師在著手設(shè)計PCB之前，應(yīng)先考慮一些特定的組裝技術(shù)，例如機(jī)器組裝，手工組裝，混合組裝（人工和紅外線烤箱）等。這些選擇通常取決于成本，時間，數(shù)量，以及工程師正在考慮的設(shè)計類型。

    許多注意事項驅(qū)動著將零件放置在PCB上的過程。信號長度（最小和最大），易于組裝以及易于測試對于組裝PCB都至關(guān)重要。下面，我們將探討裝配各個方面的獨特組件。

    組裝的類型和DFA的重要準(zhǔn)則

    在整個電子行業(yè)中，幾乎可以肯定，您將要處理許多不同種類的裝配。重要的是要使自己了解每個過程所涉及的內(nèi)容，每種組裝形式的優(yōu)勢和典型用途，以及如何最佳地優(yōu)化DFA過程以與最終PCB的生產(chǎn)相吻合。

    機(jī)器組裝中的PCB元件放置

    通常可以使用機(jī)器組裝，并用于大批量生產(chǎn)。PCB上的組件占地面積必須精確，并且必須遵守所有設(shè)計規(guī)則。機(jī)器組裝不能提供任何靈活性，而這可以通過在回路中使用人員來制造PCB來獲得。

    機(jī)器組裝的卡的精度是絕對的。它使用最昂貴的工業(yè)機(jī)器按照設(shè)計要求和規(guī)則完成PCB的組裝。不需要重復(fù)的工程時間，這意味著該方法通常用于大批量焊接。

    手工組裝和焊橋問題

    手工組裝是最慢的技術(shù)。這是耗時的并且需要人類的全職工作。這也容易出錯。焊橋造成的短路毀壞了許多工程師的職業(yè)。結(jié)果，大多數(shù)機(jī)構(gòu)與兩名技術(shù)人員一起工作：組裝人員和質(zhì)量保證（QA）技術(shù)人員，他們檢查組裝人員的工作以確保PCB上的焊錫橋不會長大。

    組裝技術(shù)人員必須是一個非常有天賦的人。它們使您違反了機(jī)器甚至混合式裝配商所不允許的設(shè)計規(guī)則。因此，如果設(shè)計（最好是小批量設(shè)計）違反了設(shè)計規(guī)則以實現(xiàn)緊湊性，那么手工焊接是必經(jīng)之路。

    混合組件中的紅外烤箱或波峰焊

    其余市場則由混合裝配方法占據(jù)，在混合裝配方法中，技術(shù)人員將組件放置在卡上，然后使用IR烤箱或波峰焊機(jī)完成焊接過程。

    混合組件通常使用模板和焊膏來創(chuàng)建涂有焊料的PCB，其中組裝技術(shù)人員只需將零件放在指定的腳印上，然后將填充的卡放在烤箱中即可完成回流/焊接過程。如果在烤箱焊接過程中發(fā)生諸如垂直提升之類的錯誤，則混合裝配器必須在零件之間留有足夠的空間以手工放置它們并重新加工焊接卡。質(zhì)量檢查技術(shù)人員也可能是該生產(chǎn)線的一部分。

    高密度PCB設(shè)計中的元件放置

    制造高密度PCB的需求產(chǎn)生了新的誘惑，這些誘惑在稀疏的設(shè)計中不會出現(xiàn)。從事高密度設(shè)計活動時，請不要忘記即使在高密度系統(tǒng)中，也必須遵循舊的設(shè)計方法。

    設(shè)計人員拒絕遵循的一種最常見的做法是，它會導(dǎo)致密度的明顯增加，那就是丟棄參考標(biāo)號。但是，組裝者仍然需要此信息來組裝卡。刪除這些指示符意味著工程師現(xiàn)在負(fù)責(zé)創(chuàng)建其他文檔，以在組裝PCB的過程中幫助和指導(dǎo)組裝技術(shù)人員。

    請記住– PCB，例如原理圖或程序，在成為現(xiàn)實之前要經(jīng)歷開發(fā)過程時可能要經(jīng)過很多人的努力，因此每個步驟都必須包含足夠的文檔，以允許其他人與您的創(chuàng)作進(jìn)行交互。始終考慮一下在您之后與您的設(shè)計進(jìn)行交互的人將如何看待您的設(shè)計選擇。

    我們所有人都相信，這個下一個人可能不是愿意為您的小工具付出高昂代價的人。設(shè)計和裝配團(tuán)隊中的某個人可能必須將您的PCB轉(zhuǎn)換為完全可操作的電子系統(tǒng)，才能將您的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。